智能灑水車

徐世軍+黑小東+周卓

摘 要：目前現(xiàn)有的灑水車在灑水時(shí)，全靠人為操作與判斷，這就使得大量的水資源被浪費(fèi)，而且浪費(fèi)人力物力。而我們?cè)O(shè)計(jì)的智能灑水車，只需要部分傳感器檢測(cè)，并且通過(guò)單片機(jī)控制使其變得智能化。經(jīng)濟(jì)上的投資雖然比普通灑水車高點(diǎn)，但大大減少了人力物力，并且起到節(jié)約水資源的作用。

關(guān)鍵詞：智能；單片機(jī)；傳感器；灑水車；

由西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院"雙E"項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編號(hào)：20161827）

0引言

目前現(xiàn)有的灑水車在灑水時(shí)，需手動(dòng)操作打開開關(guān)，不能隨著溫度和濕度高低變化自動(dòng)調(diào)節(jié)噴水的大??；往水箱里抽水時(shí)，需要人為的等待水從頂端冒出時(shí)才斷開開關(guān)，這樣一來(lái)就會(huì)浪費(fèi)許多水，而且很麻煩。并且可以自由切換模式，即自動(dòng)模式或人工模式，即費(fèi)人力，又耗資源。而我們所設(shè)計(jì)的智能灑水車，就解決了這些問(wèn)題。經(jīng)濟(jì)上的投資雖然比普通灑水車高點(diǎn)，但大大減少了人力物力，并且起到節(jié)約水資源的作用。

基于智能化，什么時(shí)候?yàn)⑺?、灑水的多少完全由程序控制。首先用溫濕度傳感器檢測(cè)空氣中的溫度和濕度，將其顯示在液晶上，然后判斷是否需要灑水，并且通過(guò)PWM調(diào)節(jié)灑水的大小。在往水箱里抽水，即將抽水完成時(shí)發(fā)出警報(bào)提示。再用粉塵傳感器檢測(cè)路邊灰塵的大小，顯示在液晶上，亮燈提示是否需要開啟吸塵裝置。這樣的設(shè)計(jì)，既節(jié)省了水資源，又方便人們，并且提高了人們對(duì)智能化的追求與研究。

1智能灑水車的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1組成結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)由控制器、時(shí)鐘芯片模塊、PM2.5傳感器模塊、溫濕度傳感器模塊、穩(wěn)壓模塊，液晶顯示模塊、按鍵模塊?？刂破饔蒘TM32單片機(jī)芯片為主控，溫濕度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度和濕度，時(shí)鐘芯片用于定時(shí)，液晶用于顯示工作狀態(tài)。

系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖如圖（1）所示。

1.2 功能結(jié)構(gòu)

基于智能化，什么時(shí)候?yàn)⑺⑺亩嗌偻耆沙绦蚩刂?，使用各種傳感器檢測(cè)并將其數(shù)值顯示在液晶上。這樣的設(shè)計(jì)，既節(jié)省了水資源，又方便人們，并且提高了人們對(duì)智能化的追求與研究。具體功能如下：

（1） 用溫濕度傳感器檢測(cè)空氣中的溫度和濕度，將其數(shù)值顯示在液晶上，并根據(jù)溫濕度的值，判斷灑水量，從而節(jié)約了水資源并保護(hù)了道路和環(huán)境。

（2） 通過(guò)按鍵能夠人工控制灑水量，也可以切換模式（人工模式或自動(dòng)模式）。

（3） 用PM2.5粉塵傳感器檢測(cè)空氣污染程度，根據(jù)污染程度，完成相應(yīng)的智能操作。

1.3設(shè)計(jì)時(shí)考慮的主要問(wèn)題

電路的穩(wěn)定性：設(shè)計(jì)電路時(shí)，越簡(jiǎn)單越好，防止線路之間相互干擾，以造成短路等狀況；

供電的可靠性：有些元器件所需要的電壓都不相同，通過(guò)穩(wěn)壓模塊穩(wěn)出合適的電壓；

電路的整潔性：模塊化布置，并且密封性要好，防止抽水時(shí)濺出水滴落在電路上。

模型的美觀性：該作品給不但在功能上要吸引人們興趣，也要在外觀上吸引人們的眼球。

2工作原理及性能分析

智能灑水車，將各種感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳送給主控STM32，再通過(guò)STM32控制從而實(shí)現(xiàn)各種功能。首先用溫濕度傳感器檢測(cè)空氣中的溫度和濕度，將其顯示在液晶上，然后判斷是否需要灑水，并且通過(guò)PWM調(diào)節(jié)灑水的大小。在往水箱里抽水時(shí)，自制水位計(jì)將水位上升高度顯示在液晶上，即將抽水完成時(shí)發(fā)出警報(bào)提示。再用粉塵傳感器檢測(cè)路邊灰塵的大小，顯示在液晶上，亮燈提示是否需要開啟吸塵裝置。通過(guò)使用按鍵可以直接切換人工模式或者自動(dòng)模式。這樣的設(shè)計(jì)，既節(jié)省了水資源，又方便人們，并且提高了人們對(duì)智能化的追求與研究。

智能灑水車尚處于起步階段，目前市場(chǎng)還未有成熟產(chǎn)品，主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是新型灑水車。

新型灑水車相比傳統(tǒng)灑水車在效率和用水量上有了明顯改善，但與智能灑水車相比，新型灑水車缺少了對(duì)路面等環(huán)境的檢測(cè)能力，只能人為主觀判斷路面狀況，且缺少自動(dòng)調(diào)節(jié)水量等智能控制功能。

3結(jié)束語(yǔ)

隨著全球環(huán)境的惡化，各國(guó)人民環(huán)保意識(shí)日益強(qiáng)烈，“節(jié)能減排、綠色環(huán)?！币咽侵刂兄兀嗽O(shè)計(jì)理論性與實(shí)用性相結(jié)合，具有便捷性、簡(jiǎn)約性、環(huán)保性，更具人性化，又是符合節(jié)能減排，必會(huì)受廣大消費(fèi)者的歡迎與接納。而在全國(guó)各城市，灑水車普及數(shù)量很多，所有灑水車都有待在節(jié)能措施實(shí)施改進(jìn)，因此應(yīng)用前景很廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉火良、楊森. STM32庫(kù)開發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南[J].機(jī)械工業(yè)出版社，2014.4

[2]趙負(fù)圖. 傳感器集成電路手冊(cè)（第二版）[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2004.55～61

[3]馬明建. 數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)[M].西安交通大學(xué)出版社.2005.9

[4]郭天祥. 新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程[J].電子工業(yè)出版社，2009.01

[5]孫增圻. 系統(tǒng)分析與控制[M]. 清華大學(xué)出版社，1994

[6]譚浩強(qiáng). C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程.清華大學(xué)出版社.2001

[7]蘇厚和. 開關(guān)電源設(shè)計(jì).電子工業(yè)出版社.2001

[8]肖玲妮、袁增貴.Protel 99SE 印刷電路板設(shè)計(jì)教程.清華大學(xué)出版社.2004

[9]王仲生.智能檢測(cè)與控制技術(shù).西北工業(yè)大學(xué)出版社.2002

[10]秦曾煌.電工學(xué)，上下冊(cè).高等教育出版社.1998

[11]余兵.PROTEL 99 SE 高級(jí)應(yīng)用.電子工業(yè)出版社.2005